Rechtsprechung / BPatG / 2001
BPatG Beschluss vom 25.04.2001 – 20 W (pat) 55/99
20. Senat
BUNDESPATENTGERICHT
_______________
(Aktenzeichen)
Verkündet am
25. April 2001
…
B E S C H L U S S
In der Beschwerdesache
betreffend das Patent 43 39 187
… 6.70
hat der 20. Senat (Technischer Beschwerdesenat) des Bundespatentgerichts auf
die mündliche Verhandlung vom 25. April 2001 durch den Vorsitzenden Richter
Dr. Anders sowie die Richter Dipl.-Ing. Obermayer, Dipl.-Phys. Kalkoff und
Dr. van Raden
beschlossen:
Auf die Beschwerde der Einsprechenden wird der Beschluß
des Patentamts vom 17. Februar 1999 aufgehoben.
Das Patent wird widerrufen.
G r ü n d e
I
Das Patent ist vom Patentamt - Patentabteilung 52 - mit der Begründung aufrechterhalten worden, das Verfahren nach dem seinerzeit geltenden Anspruch 1 sei
neu und beruhe auf erfinderischer Tätigkeit.
Gegen diesen Beschluß richtet sich die Beschwerde der Einsprechenden. Sie
beantragt,
den angefochtenen Beschluß aufzuheben und das Patent zu
widerrufen.
Die Patentinhaberin beantragt,
die Beschwerde zurückzuweisen mit der Maßgabe, das
Patent aufrechtzuerhalten auf der Grundlage des Anspruchs 1 vom 21. März 2001 (Hauptantrag),
hilfsweise auf der Grundlage der Ansprüche 1 bis 4 gemäß
Hilfsantrag vom 21. März 2001.
Der Anspruch 1 nach Hauptantrag lautet:
"1. Verfahren zur Bestimmung der Sichtliniendrehraten
Flugkörper/Ziel mit einem mit dem Flugkörper starr verbundenen Suchkopf, wobei die mit dem starr verbundenen Suchkopf im flugkörperfesten Koordinatensystem
gemessenen Azimut- und Elevationsablagewinkel des
Zieles in die Azimut- und Elevationsablagewinkel des
Zieles, bezogen auf ein Koordinatensystem, transformiert werden, dadurch gekennzeichnet, daß das Koordinatensystem das Koordinatensystem eines virtuellen
kardanisch gelagerten und kreiselstabilisierten Suchkopfes (2v) ist, der durch das mathematische Modell
eines kardanisch gelagerten und kreiselstabilisierten
Suchkopfes in einem Rechner dargestellt und durch
Drehung mit den Drehraten (pv, qv, rv) um seine drei
Achsen (v1, v2, v3) der Sichtlinie (SL) Flugkörper/Ziel
nachgeführt wird, indem eine zeitgleich mit der Bewegung des Flugkörpers (1) ablaufende Bewegungssimulation des virtuellen Suchkopfes (2v) erfolgt und die Art
der Rahmenausführung und der Kreiselstabilisierung
des zu simulierenden, kardanisch gelagerten, kreiselstabilisierten Suchkopfes in die Software eingehen."
Der Anspruch 1 nach Hilfsantrag lautet:
"1. Verfahren zur Bestimmung der Sichtliniendrehraten
Flugkörper/Ziel mit einem mit dem Flugkörper starr verbundenen Suchkopf, wobei die Azimut- und Elevationsablagewinkel des starr verbundenen Suchkopfes im
flugkörperfesten Koordinationssystems und mit Wendekreiseln die Drehraten des Flugkörpers um die drei Achsen des flugkörperfesten Koordinationssystems gemessen und die gemessenen Azimut- und Elevationsablagewinkel des Zieles in die Azimut- und Elevationsablagewinkel des Zieles, bezogen auf ein Koordinatensystem, transformiert werden, dadurch gekennzeichnet,
daß das Koordinatensystem das Koordinatensystem
eines virtuellen kardanisch gelagerten und kreiselstabilisierten Suchkopfes (2v) ist, der durch das mathematische Modell eines kardanisch gelagerten und kreiselstabilisierten Suchkopfes in einem Rechner dargestellt
und durch Drehung mit den Drehraten (pv, qv, rv) um
seine drei Achsen (v1, v2, v3) der Sichtlinie (SL) Flugkörper/Ziel nachgeführt wird, indem eine zeitgleich mit
der Bewegung des Flugkörpers ablaufende Bewegungssimulation des virtuellen Suchkopfes erfolgt, wobei die Art der Rahmenausführung und der Kreiselstabilisierung des zu simulierenden, kardanisch gelagerten,
kreiselstabilisierten Suchkopfes in die Software eingehen, wobei aus den gemessenen Drehraten (pm, qm, rm)
die zeitliche Ableitung Q der Quarternion Q gebildet und
daraus durch Integration die Quarternion Q und damit
die Transformationsmatrix [T]SI für die Transformation
vom inertialen in das flugkörperfeste Suchkopfsystem
erhalten wird, mit der Transformationsmatrix [T]VI für die
Transformation vom inertialen in das virtuelle Suchkopfsystem und der Transformationsmatrix [T]IS für die
Transformation vom flugkörperfesten in das inertiale
Suchkopfsystem nach der Gleichung
[T]VS = [T]VI x [T]IS
die Transformationsmatrix [T]VS für die Transformation
vom flugkörperfesten in das virtuelle Suchkopfsystem
erhalten wird, aus den gemessenen Azimut- und Elevationsablagewinkeln (ψsm und Θsm) die Komponenten (xs, zs) des Einheitsvektors [r1] in Zielrichtung (Z) im
flugkörperfesten Suchkopfsystem gebildet und mit der
Transformationsmatrix [T]VS in das virtuelle Suchkopfsystem transformiert und mit den transformierten Komponenten (xv, zv) des Einheitsvektors [r1] die Azimut-
und Elevationsablagewinkel (ψv und Θv) im virtuellen
Suchkopf (2v) ermittelt und daraus unter der Annahme
eines Folgeverhaltens erster oder höherer Ordnung die
Drehraten (qv und rv) um zwei (v2, v3) der drei Achsen
erhalten werden, welche durch die Drehrate (pv) um die
dritte Achse (v1) vervollständigt werden, welche über
eine Zwangskopplung (ZK) ermittelt wird, wobei aus
den Drehraten (pv, qv, rv) um die drei Achsen die zeitliche Ableitung Qv und durch Integration die Quarternion Qv erhalten werden, aus der die Transformationsmatrix [T]VI gebildet wird und mit der zusammen mit
der Transformationsmatrix [T]IS die Transformationsmatrix [T]VS gemäß der vorstehenden Gleichung ermittelt
wird."
In der mündlichen Verhandlung haben die folgenden Druckschriften eine Rolle
gespielt:
(1) CH 565 988 A5
(2) North Atlantic Treaty Organization Advisory Group for Aerospace
Research and Development, AGARD Conference Proceedings
No. 292, Guidance and Control Aspects of Tactical Air-Launched
Missiles, Florida (USA), May 1980, Seiten 11-1 bis 11-15
(5) US 5 253 823
Nach Auffassung der Einsprechenden ist aus (2) der allgemeine Gedanke zu entnehmen, die Funktionen der mechanischen Struktur eines kardanisch gelagerten
Suchers in einem System mit starr verbundenem Sucher elektronisch nachzubilden.
Ein solches System sei aus (5) entnehmbar. Die mit dem starr verbundenen Suchkopf gemessenen Ablagewinkel würden dort in ein e-System transformiert, welches als System eines virtuellen kardanisch gelagerten und kreiselstabilisierten
Suchers anzusehen sei. Das e-System werde dort nämlich sowohl mit Hilfe von
Kreiseln stabilisiert als auch - bei Feststellung von von null verschiedenen Ablagewinkeln im e-System - der Ziellinie nachgeführt. Dem Verfahren nach Anspruch 1
in der Fassung nach Hauptantrag fehle daher die Neuheit.
Bezüglich des Hilfsantrages vertritt die Einsprechende die Auffassung, daß darin
lediglich fachübliche Maßnahmen zur Realisierung der allgemeinen Angaben des
Anspruchs 1 nach Hauptantrag enthalten seien, denen ebenfalls keine erfinderische Tätigkeit zuerkannt werden könne. Außerdem seien derartige Maßnahmen
überwiegend aus (5) zu entnehmen.
Die Patentinhaberin macht geltend, der allgemeine Hinweis in (2), die mechanischen Funktionen eines kardanisch gelagerten Suchers bei Verwendung eines
bordfesten Suchers elektronisch nachzubilden, habe dort lediglich zu Lösungen
geführt, die mit einem Radarkopf arbeiten und vom beanspruchten Verfahren vollständig abweichen. Beim beanspruchten Verfahren werde dagegen zum kreiselstabilisierten und kardanisch gelagerten Suchkopf zurückgekehrt, wie er - in realer
Form – aus (1) bekannt sei. Ein solcher Suchkopf werde beim beanspruchten
Verfahren im Rechner simuliert. Einen solchen Schritt habe die Fachwelt in dem
langen Zeitraum vom Erscheinen von (2) im Jahr 1980 bis zum Anmeldetag nicht
vollzogen, was ein Indiz für erfinderische Tätigkeit darstelle.
Das in (5) beschriebene e-System sei kein virtueller Suchkopf im patentgemäßen
Sinn, sondern stelle lediglich eine mathematische Hilfskonstruktion dar, um dem
dort verwendeten Kalman-Filter kleine Werte der Ablagewinkel zuführen zu können. Zu dem gleichen Zweck, nämlich zum Geringhalten der Werte der Ablagewinkel, werde dort das e-System periodisch nachjustiert. Beim beanspruchten
Verfahren sei dagegen eine kontinuierliche Nachführung des virtuellen Suchkopfes vorgesehen. Einen Suchkopf entsprechend (1) elektronisch nachzubilden, sei
aus (5) nicht entnehmbar.
Zum Anspruch 1 nach Hilfsantrag vertritt die Patentinhaberin die Auffassung, die
darin aufgeführten Maßnahmen seien aus (5) nicht zu entnehmen. Dies gelte insbesondere für die Ermittlung der Drehrate um die dritte Achse über eine Zwangskopplung.
II
Die Beschwerde führt zum Erfolg. Das Verfahren nach Anspruch 1 ist in keiner der
beantragten Fassungen patentfähig.
Der zur Beurteilung der Frage der Patentfähigkeit zu berücksichtigende Fachmann
hat ein Hochschulstudium in Physik absolviert und verfügt über mehrjährige Entwicklererfahrungen auf dem Gebiet der Zielsuchlenkung von Flugkörpern.
Zum Hauptantrag
Die Neuheit des Verfahrens nach Anspruch 1 mag zwar gegeben sein, es beruht
jedoch nicht auf erfinderischer Tätigkeit.
Ein dem Oberbegriff des Anspruchs 1 entsprechendes Verfahren ist aus (5)
bekannt. So geht es dort ebenfalls um die Bestimmung der Sichtliniendrehraten
Flugkörper/Ziel mit einem mit dem Flugkörper starr verbundenen Suchkopf (Fig 4
Positionen 42 und 404), und es werden ebenfalls die mit dem starr verbundenen
Suchkopf im flugkörperfesten Koordinatensystem gemessenen Azimut- und Elevationsablagewinkel des Zieles in die Azimut- und Elevationsablagewinkel des
Zieles bezogen auf ein anderes Koordinatensystem transformiert, vgl dort die im
Block 43 von Figur 4 durchgeführte Transformation der im Flugkörpersystem b
gemessenen Ablagewinkel ψl und Θl in ein e-System, wodurch Ablagewinkelwerte ψ und Θ erhalten werden (Sp 8 Z 30 bis 34).
Die Beschreibung der vorerwähnten Transformation, dh Rotation, von b nach e
wird nach (5) Spalte 5, Zeilen 47 bis 55 mittels Ausgangssignalen von starr mit
dem Flugkörper verbundenen Kreiseln so verändert, daß die e-Achsen stationär
im inertialen Raum sind, dh inertial stabilisiert sind. In Figur 4 ist zu diesem Zweck
der zur Rotationsbeschreibung 400 führende Zweig 45-49 vorgesehen.
Weiterhin ist aus (5) zu entnehmen, daß die e-Achsen der Sichtlinie periodisch
nachgeführt werden, wobei die Ablagewinkel im e-System jeweils auf null gebracht
werden (Sp 6 Z 35 bis 46). In Figur 4 erfolgt diese Nachführung mittels des zur
Rotationsbeschreibung 400 führenden Zweiges 43, 44, 401, A.
Das e-System von (5) ist somit in Übereinstimmung mit dem Anspruch 1 als das
Koordinatensystem eines virtuellen Suchkopfes anzusehen, der drehbar gelagert
und inertial stabilisiert ist und der durch Drehung mit bestimmten Drehraten um
seine drei Achsen der Sichtlinie Flugkörper/Ziel nachgeführt wird, vgl dazu auch
die Bemerkung in (5) Spalte 6, Zeile 47 bis 49, wonach die e-Achsen in gewisser
Weise als mathematisch äquivalent zu den Tellerachsen eines kardanisch gelagerten Schüsselsuchers betrachtet werden können.
Der Einwand der Patentinhaberin, nach (5) erfolge die Nachführung periodisch,
beim patentgemäßen Verfahren dagegen kontinuierlich, vermag nicht durchzugreifen, da der Anspruch 1 diesbezüglich nichts Näheres enthält. Im übrigen ist auch
den sonstigen Patentunterlagen nichts über eine kontinuierliche Nachführung zu
entnehmen; der Fachmann wird eher davon ausgehen, daß die für die Nachführung jeweils erforderlichen Berechnungen periodisch durchgeführt werden.
Bei (5) erfolgen zwar, worauf die Patentinhaberin hinweist, die Transformation in
das e-System sowie die Nachführung desselben in erster Linie zu dem Zweck,
dem dortigen Kalman-Filter kleine Winkelwerte zuführen zu können (Sp 6 Z 36 bis
46); dies ändert aber nichts daran, daß jedenfalls im Ergebnis die oben dargestellten Eigenschaften eines drehbar gelagerten und inertial stabilisierten Suchers
simuliert werden.
Daß in (5) der virtuelle Suchkopf durch ein mathematisches Modell in einem Rechner dargestellt wird, versteht sich für den Fachmann aufgrund der gemäß der dortigen Figur 4 durchzuführenden umfangreichen Rechenvorgänge von selbst.
Aus der obigen Erörterung ergibt sich auch ohne weiteres, daß die Bewegungssimulation des virtuellen Suchkopfes zeitgleich mit der Bewegung des Flugkörpers
erfolgt.
Inwieweit das System nach (5) einem realen kardanisch gelagerten und kreiselstabilisierten Suchkopf äquivalent ist und ob der im Anspruch 1 verwendete Begriff
"kreiselstabilisierter Suchkopf" dem Vortrag der Patentinhaberin folgend so zu verstehen ist, daß der zu simulierende Suchkopf durch eine auf der Schüssel angeordnete rotierende Masse nach Art von (1) Figur 1 unmittelbar stabilisiert ist oder
ob allgemein eine Stabilisierung durch Kreiselwirkung gemeint ist, kann dahinstehen.
Der oben bereits zitierte Hinweis in (5) auf die Äquivalenz zu einem kardanisch
gelagerten Schüsselsucher sowie der aus (2) zu Beginn des Abschnitts 3. zu entnehmende Hinweis, wonach der Hauptunterschied zwischen kardanisch gelagerten und starr verbundenen Suchern darin besteht, daß die bei dem kardanisch
gelagerten Sucher durch eine mechanische Struktur durchgeführten Funktionen
bei dem starr verbundenen Sucher elektronisch durchgeführt werden, konnten
dem Fachmann jedenfalls den Gedanken nahelegen, das in (5) beschriebene
System so auszubilden, daß es in seiner Funktion einem mechanischen Vorbild,
zB dem Suchersystem nach (1), möglichst nahekommt.
Dieser Gedanke führte den Fachmann aber bereits dahin, in (5) die Verdrehbarkeit
des e-Systems im Sinne einer kardanischen Lagerung auszubilden, die dort von
Kreiseln 45 abgeleitete Stabilisierung des e-Systems wirkungsmäßig an die beim
realen Vorbild mittels auf der Sucherschüssel angeordnetem Kreisel erfolgende
Stabilisierung anzugleichen und die beim realen Vorbild vorhandene Rahmenausführung, dh zB die vom Rahmen aus auf den Kreisel ausübbaren Drehmomente,
in der Software des Systems zu berücksichtigen.
Der Einwand der Patentinhaberin, ein Indiz für das Nichtnaheliegen des obigen
Gedankens sei der lange Zeitraum, der zwischen dem Erscheinen von (2) und
dem Anmeldetag verstrichen sei, greift nicht durch, weil, wie oben dargestellt, mit
dem Erscheinen von (5) – einen Monat vor dem Anmeldetag - der Fachmann eine
Anregung dafür erhielt, wie die bewegliche Lagerung eines Schüsselsuchers im
Prinzip elektronisch nachgebildet werden kann.
Zum Hilfsantrag
Auch das Verfahren nach der hilfsweisen Fassung des Anspruchs 1 beruht nicht
auf erfinderischer Tätigkeit.
Der hilfsweise Anspruch 1 unterscheidet sich von dem Anspruch 1 nach Hauptantrag durch ein in den Oberbegriff eingefügtes, Wendekreisel betreffendes Merkmal
sowie durch die nach den Worten "Software eingehen" angehängten Merkmale.
Auch nach (5) Figur 4 sind Wendekreisel 45 vorgesehen, die die Drehraten des
Flugkörper um die drei Achsen des flugkörperfesten Koordinatensystems messen
(Sp 7 Z 31 bis 38).
Die weiteren gegenüber dem Hauptantrag unterschiedlichen Merkmale betreffen
lediglich Maßnahmen, die dem sich an (5) orientierenden Fachmann zur Realisierung der durchzuführenden Transformationen geläufig sind.
So konnte der Fachmann in (5) Figur 4 erkennen, daß, wie oben bereits erörtert,
die Transformation von b nach e (Block 400) sich aus zwei Transformationen
zusammensetzt, die die Stabilisierung bzw die Nachführung bewirken. Für jede
dieser Transformationen eine Matrix vorzusehen und die Transformationsmatrix
von b nach e durch Multiplizieren der beiden übrigen Matrizen miteinander zu
erhalten, entspricht üblichem fachmännischen Vorgehen. Gleiches gilt für die
Maßnahme, aus den gemessenen Ablagewinkeln die Komponenten des Einheitsvektors zu bilden, um diese dann in das virtuelle Suchkopfsystem zu transformieren und aus den transformierten Vektorkomponenten die Ablagewinkel im virtuellen Suchkopfsystem zu bilden, sowie für die Methode, die jeweilige Matrix von den
entsprechenden Drehraten ausgehend über ein Quarternion und dessen zeitliche
Ableitung zu bilden, vgl dazu auch (5) Spalte 9, Zeilen 1 bis 50.
Daß dabei die die Stabilisierung bewirkende Matrix die Transformation zwischen
einem inertialen System, nämlich dem durch die Kreisel 45 definierten System,
und dem flugkörperfesten System darstellt, während die die Nachführung bewirkende Matrix die Transformation zwischen dem inertialen und dem virtuellen
Suchkopfsystem darstellen, ergibt sich aus dem oben erörterten Zusammenhang
von selbst.
Die anspruchsgemäße Maßnahme, wonach aus den Ablagewinkeln im virtuellen
Suchkopfsystem unter der Annahme eines Folgeverhaltens erster oder höherer
Ordnung die Drehraten um zwei der drei Achsen erhalten werden, welche durch
die Drehrate um die dritte Achse vervollständigt werden, welche über eine
Zwangskopplung ermittelt wird, stellt ebenfalls nur die fachübliche Realisierung
der hier anzusetzenden Vorgaben dar.
So liegt das in (5) durch das Kalman-Filter 401 bewirkte Folgeverhalten im Rahmen des allgemeinen Begriffs eines Folgeverhaltens erster oder höherer Ordnung.
Die anspruchsgemäße Ermittlung der Drehrate um die dritte Achse über eine
Zwangskopplung hat dem Fachmann entgegen der Auffassung der Patentinhaberin keine erfinderische Überlegung abverlangt, sondern ergab sich für ihn zwangsläufig aus dem Ziel, einen kardanisch gelagerten, dh um nur zwei Achsen drehbaren Suchkopf der in (1) beschriebenen Art nachzubilden.
Nach dem Antragsprinzip sind nach dem Fortfall des Anspruchs 1 in der jeweiligen
Fassung auch die jeweiligen übrigen Ansprüche nicht rechtsbeständig.
Dr. Anders
Obermayer
Kalkoff
Dr. van Raden
Mr/Fa